22、软件定义数据中心网络中的QoS感知动态流管理

软件定义数据中心网络中的QoS感知动态流管理

1. 引言

随着技术的进步，物联网（IoT）设备能够产生大量数据，这些数据需要存储在数据中心或由数据中心网络（DCN）的骨干进行管理。此外，这些物联网设备在计算和内存容量方面具有异构性，因此能够处理不同数据速率要求的异构应用。

为了处理这些异构应用，我们设想使用基于胖树架构的DCN，它可以减少单点故障。同时，软件定义网络（SDN）是一种有前途的技术，能够使胖树DCN在异构应用存在的情况下实现平衡的数据流量。在SDN中，由于具有网络的集中视图，还可以减少网络故障。然而，现有文献在设计软件定义DCN的方案时，没有考虑流的异构性。

软件定义DCN是胖树DCN和SDN的集成架构，采用分层架构。我们设想每个Pod除了有一个集中控制器外，还有一个专用控制器，这样可以减轻集中控制器的负载，有助于网络的高效管理。现有文献中，一些研究专注于数据管理和流规则放置的方案设计，但都没有考虑网络中异构流的存在。部分工作虽然关注了SDN中异构流的管理，但只能提供局部解决方案，无法确保全局的流量平衡分布。还有一些DCN的数据传输方案，也没有考虑交换机之间的异构性和SDN架构的存在。

因此，我们需要设计一种高效的数据流量管理方案，同时考虑服务质量（QoS）参数，如每个流的吞吐量和延迟，以及整个网络的吞吐量和延迟。在这项工作中，我们设计了一个名为FASCES的QoS感知流管理方案，用于软件定义DCN，以确保物联网设备生成的异构应用得到有效服务，同时为每个应用动态分配网络资源。我们使用单领导者 - 多追随者的Stackelberg博弈来设计FASCES方案。在FASCES中，每个控制器作为领导者，决定传入流和可用交换机之间的流规则关联；物联网应用作为